专利名称：：火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种保温材料，具体地讲，是一种火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法。
背景技术：
：玻璃棉制品容重小，热导率低，绝热、吸声、防火、耐热、抗冻、抗震、化学稳定性等性能好，施工方便，价格低廉，广泛用于管道、高级高温器皿、外墙保温、运输、冰箱、通讯、航天等领域，也是未来建筑节能的首选材料。玻璃棉是采用天然矿石如石英砂、白云石、蜡石等为主要原料，配以其它如纯碱、硼酸等化工原料熔制成玻璃，在熔融状态下借助外力拉制、吹制或甩成极细的纤维状材料。按其生产方法可分为三种(l)火焰法玻璃棉，将熔融玻璃制成玻璃球、棒或块状物，使其再二次熔化，然后拉丝并经火焰喷吹成棉；(2)离心喷吹法玻璃棉，对粉状玻璃原料进行熔化，然后借助离心力及火焰喷吹的双重作用，使熔融玻璃直接制成玻璃棉；(3)离心蒸汽(或压縮空气)立吹法玻璃棉，将熔融玻璃借助蒸汽或压縮空气对其进行喷吹而成玻璃棉。目前第(3)种生产方法已逐渐被淘汰，世界各国生产玻璃棉的厂家，绝大多数均采用离心喷吹法和火焰法。离心喷吹法玻璃棉因其单丝直径较大，比表面积小，导热系数较大，保温效果较差，不能用于高档保温场所。玻璃棉制品品种较多，其基本品种有玻璃棉毡、玻璃棉板、玻璃棉带、玻璃棉毯和玻璃棉保温管。现有玻璃棉板是通过玻璃棉经过固化处理后制成的具有一定强度的板材制品。由于采用固化成型，该玻璃棉板纤维蓬松，结构孔隙大，承载力差，产品密度差，使用空间受限，而且易粉化，使用寿命较短。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，增大玻璃棉保温材料的比表面积，降低导热系数，提高其保温性能。为了解决上述问题，本发明的技术方案为种火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，包括下列步骤步骤(1)、高碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维的制备，将高碱玻璃球或无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为0.5lmm的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在1020iim，拉丝速度为2.53m/min，再在1600180(TC高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成5ym以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为610mm，喷吹气流速度为8001000m/s;步骤(2)、打浆，将2530%重量的平均直径为23ym的高碱玻璃纤维、3040%重量的平均直径为12iim的高碱玻璃纤维、2030%重量的平均直径为0.30.5iim的高碱玻璃纤维和1520%重量的平均直径为0.10.3iim的无碱玻璃纤维在加有硫酸的水溶液中进行打浆分散，并控制浆料的质量浓度为4.55.5%，打浆度为4446°SR，酸度为pH3.54.0;步骤(3)、将步骤(2)得到的浆料稀释至质量浓度为0.40.6%，再除渣，然后用造纸机进行湿法成型，得到湿纸，湿纸先自然脱水，再在真空度为0.10.5MPa的条件下对湿纸进行抽吸脱水，使湿纸的含水率<20%;步骤(4)、将步骤(2)得到的湿纸在20030(TC下进行干燥处理，得产品。本发明以高碱玻璃球和无碱玻璃球为原料采用火焰法制得超细玻璃维纤维。无碱玻璃的机械性能较好，适宜制备超细纤维，使用高碱玻璃的目的在于降低产品的生产成本。再将不同粗细纤维搭配在一起，既增大了比表面积，又控制了成本，最后经过造纸成型制得板状保温材料。通过本发明制备的保温材料具有表面平整，结构匀称，比表面积大，导热系数低，保温效果好的优点。作为上述技术方案的优选实施例，步骤(3)中的抽吸脱水处理时，分三段真空抽吸，第一段的真空度为0.10.2Mpa，第二段的真空度为0.20.25Mpa，第三段的真空度为0.40.5Mpa。作为上述技术方案的另一优选实施例，步骤(3)中的干燥处理时，分三段干燥，第一段的温度为260280。C，第二段的温度为230250°C，第三段的温度为280300°C，干燥至最终产品含水量低于0.03%。作为上述技术方案的另一优选实施例，步骤(1)中，所述高碱玻璃球的熔化温度为1200140(TC，所述无碱玻璃球的熔化温度为16001800°C。作为上述技术方案的另一优选实施例，步骤(1)中，所用的漏板材质为GH4755合金，喷嘴为22号锆刚玉砖。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)本发明所用纤维的平均直径小于3ym，其中最细的纤维平均直径低于0.3iim，这是其它相关保温材料无法达到的纤维平均直径，因此由本发明制得的保温材料的比表面积大，导热系数低，保温效果好；(2)该保温材料均为天然矿物原料，不含任何有害物质，绿色健康；(3)采用造纸成型，具有表面平整，密度紧凑，质量稳定，导热系数均匀等优点。(4)本发明制得的保温材料质地柔软、手感好、易切裁、便于施工，适用于受空间限制和外观要求高的应用场合，是一种高级保温隔热、隔音材料，可广泛用于管道、高级高温器皿、外墙保温、运输、冰箱、通讯、航天等领域。具体实施例方式下面结合实施例进一步对本发明加以说明。实施例1第一步超细玻璃纤维的制备方法高碱玻璃的制备方法将高碱玻璃球在130(TC高温下熔化，经过直径大小为lmm的排列漏孔(漏板材质为GH4755合金，喷嘴为22号锆刚玉砖)下丝，拉丝直径控制在20iim，拉丝速度为2.5m/min，再在1600°C高温下，用燃烧室(空气与天然气的体积比为10:1)喷出的火焰将玻璃丝制成3ym以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为10mm，喷吹气流速度为800m/s，集棉，得高碱玻璃纤维。无碱玻璃纤维的制备方法与高碱玻璃纤维相同，不同的是无碱玻璃纤维的熔化温度为1700。C，漏孔的直径为0.5mm，拉丝直径为10iim，拉丝速度为3m/min，再在1800°C高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成0.3i！m以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为6mm，喷吹气流速度为1000m/s。第二步、打浆，将25%重量的平均直径为2iim的高碱玻璃纤维、30%重量的平均直径为1.5iim的高碱玻璃纤维、30%重量的平均直径为0.3iim的高碱玻璃纤维和15%重量的平均直径为0.1iim的无碱玻璃纤维在加有硫酸的水溶液中进行打浆分散，并控制浆料的质量浓度为5%，打浆度为45°SR，酸度为pH3.5。第三步、将得到的浆料加入浆池中稀释至质量浓度为0.5%，用离心除渣机进行除渣，然后用造纸机进行抄造成型。本发明采用湿法成型工艺，该工艺与抄纸后端原理相似。为了保证所制得的保温材料的均一性和稳定性，本发明的浆料浓度较低，然而高的含水率必须配备相适应的抽吸和干燥工艺，因此湿纸在进入烘房前，要求湿度低于20%，这要求真空能力必须达到要求。本发明分三段真空抽吸，每段根据工艺要求选择不同真空大小的真空泵，第一段主要目的是轻微脱水，真空度为0.1Mpa，第二段主要目的保证水线不易过长，吸水量达到40%，因此真空度为0.2Mpa，第三段主要目的保证进烘房的湿度为20%，则需强大的抽吸力，真空度为0.5Mpa。采用该工艺可以制备厚度小于20mm的板材，如果需要制备较厚板材，则需要增大真空度，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。第四步、将得到的湿纸烘干，同时充分考虑节能的原则，在设计此烘房时，为充分利用热源的循环使用，设计烘房长为3236米，共分三段进行干燥，第一段的温度为28(TC，第二段的温度为25(TC，第三段的温度为300°C。第一段因湿度过大，不进行整体循环，循环只限于第一段的内部循环，同时不断补充新热源，排除4060%的湿气；第二段和第三段进行全循环，同时补充热源。加热方式都采用直接加热的方法，经过烘房内部的散热装置对材料正反表面进行干燥。整个抽吸和干燥过程从湿度99.96%到0.03%只需要35分钟时间。干燥后按所需尺寸剪裁，得产品。实施例2制备方法与实施例1相同，只是在第二步中，混合纤维的组成为30%重量的平均直径为3iim的高碱玻璃纤维、30%重量的平均直径为2iim的高碱玻璃纤维、20%重量的平均直径为0.5iim的高碱玻璃纤维和20%重量的平均直径为0.3iim的无碱玻璃纤维。实施例3制备方法与实施例1相同，只是在第二步中，混合纤维的组成为25%重量的平均直径为3iim的高碱玻璃纤维、40%重量的平均直径为1iim的高碱玻璃纤维、20%重量的平均直径为0.3iim的高碱玻璃纤维和15%重量的平均直径为0.1iim的无碱玻璃纤维。将得到的保温材料按标准GB/T13350-2000进行检测，结果见表1。表1:本发明制得的保温材料的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由此可见，本发明制得的保温材料的导热系数较低，保温效果好。权利要求一种火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤步骤(1)、将高碱玻璃球或无碱玻璃球熔化后，经过直径大小为0.5～1mm的排列漏孔下丝，拉丝直径控制在10～20μm，拉丝速度为2.5～3m/min，再在1600～1800℃高温下，用燃烧室喷出的火焰将玻璃丝制成5μm以下的玻璃纤维，燃烧室的喷嘴宽度为6～10mm，喷吹气流速度为800～1000m/s，收集纤维；步骤(2)、将25～30％重量的平均直径为2～3μm的高碱玻璃纤维、30～40％重量的平均直径为1～2μm的高碱玻璃纤维、20～30％重量的平均直径为0.3～0.5μm的高碱玻璃纤维和15～20％重量的平均直径为0.1～0.3μm的无碱玻璃纤维在加有硫酸的水溶液中进行打浆分散，并控制浆料的质量浓度为4.5～5.5％，打浆度为44～46°SR，酸度为pH3.5～4.0；步骤(3)、将步骤(2)得到的浆料稀释至质量浓度为0.4～0.6％，再除渣，然后用造纸机进行湿法成型，得到湿纸，再在真空度为0.1～0.5MPa的条件下对湿纸进行抽吸脱水，使湿纸的含水率＜20％；步骤(4)、将步骤(2)得到的湿纸在200～300℃下进行干燥处理，得产品。2.根据权利要求1所述的火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中的抽吸脱水处理时，分三段真空抽吸，第一段的真空度为0.10.2Mpa，第二段的真空度为0.20.25Mpa，第三段的真空度为0.40.5Mpa。3.根据权利要求1或2所述的火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中的干燥处理时，分三段干燥，第一段的温度为26028(TC，第二段的温度为23025(TC，第三段的温度为280300°C，干燥至最终产品含水量低于0.03%。4.根据权利要求3所述的火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所述高碱玻璃球的熔化温度为1200140(TC，所述无碱玻璃球的熔化温度为16001800°C。5.根据权利要求4所述的火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中，所用的漏板材质为GH4755合金，喷嘴为22号锆刚玉砖。全文摘要本发明公开了一种火焰法纳米玻璃纤维保温材料的制备方法，包括下列步骤(1)以高碱玻璃球或无碱玻璃球为原料，采用火焰喷吹工艺制备玻璃纤维；(2)将25～30％重量的平均直径为2～3μm的高碱玻璃纤维、30～40％重量的平均直径为1～2μm的高碱玻璃纤维、20～30％重量的平均直径为0.3～0.5μm的高碱玻璃纤维和15～20％重量的平均直径为0.1～0.3μm的无碱玻璃纤维进行打浆分散；(3)将浆料进行湿法成型，再抽吸脱水；(4)得到的湿纸在200～300℃下进行干燥处理，得产品。本发明的保温材料的比表面积大，导热系数低，保温效果好，并且该保温材料均为天然矿物原料，不含任何有害物质。文档编号D21F5/14GK101694079SQ2009101910公开日2010年4月14日申请日期2009年9月30日优先权日2009年9月30日发明者刘军,秦大江,陶伟申请人:重庆再升科技发展有限公司;